quinta-feira, 6 de outubro de 2011

Leis, que leis?

No final do século XVIII, estudos experimentais levaram os cientistas da época a concluir que as reações químicas obedecem a certas leis. Estas leis são de dois tipos:

leis ponderais: tratam das relações entre as massas de reagentes e produtos que participam de uma reação;
leis volumétricas: tratam das relações entre volumes de gases que reagem e são formados numa reação.

1) LEIS PONDERAIS DAS REAÇÕES QUIMICAS
Lei da conservação das massas (lei de Lavoisier)
Esta lei foi elaborada, em 1774, pelo químico francês Antome Laurent Lavoisier. Os estudos experimentais realizados por Lavoisier levaram-no a concluir que numa reação química, que se processa num sistema fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos:

m _(reagentes) = m_(produtos)

Assim, por exemplo, quando 2 gramas de hidrogênio reagem com 16 gramas de oxigênio verifica-se a formação de 18 gramas de água; quando 12 gramas de carbono reagem com 32 gramas de oxigênio ocorre a formação de 44 gramas de gás carbônico.
Lei das proporções constantes (lei de Proust)
Esta lei foi elaborada, em 1797, pelo químico Joseph Louis Proust. Ele verificou que as massas dos reagentes e as massas dos produtos que participam de uma reação química obedecem sempre a uma proporção constante. Esta proporção é característica de cada reação e independente da quantidade das substâncias que são colocadas para reagir. Assim, para a reação entre hidrogênio e oxigênio formando água, os seguintes valores experimentais podem ser obtidos:

Experimento	hidrogênio (g)	oxigênio (g)	água (g)
I	10	80	90
II	2	16	18
III	1	8	9
IV	0,4	3,2	3,6

Observe que:

para cada reação, a massa do produto é igual à massa dos reagentes, o que concorda com a lei de Lavoisier;
as massas dos reagentes e do produto que participam das reações são diferentes, mas as relações massa de oxigênio/massa de hidrogênio, massa de água/massa de hidrogênio e massa de água/massa de oxigênio são sempre constantes.

Experimento	m oxigênio/m hidrogênio	m água/m hidrogênio	m água/oxigênio
I	8/10 = 8	90/10 = 9	90/80 = 1,125
II	16/2 = 8	18/2 = 8	18/16 = 1,125
III	8/1 = 8	9/1 = 9	9/8 = 1,125
IV	3,2/0,4 = 8	3,6/0,4 = 9	3,6/3,2 = 1,125

No caso das reações de síntese, isto é, aquelas que originam uma substância, a partir de seus elementos constituintes, o enunciado da lei de Proust pode ser o seguinte:
Lei de Proust: A proporção, em massa, dos elementos que participam da composição de uma substância é sempre constante e independe do processo químico pelo qual a substância é obtida.
As leis ponderais e a teoria atômica de Dalton
Na tentativa de explicar as leis de Lavoisier e Proust, em 1803, Dalton elaborou uma teoria atômica, cujo postulado fundamental era que a matéria deveria ser formada por entidades extremamente pequenas, chamadas átomos. Estes seriam indestrutíveis e intransformáveis. A partir dessa idéia, Dalton conseguiu explicar as leis de Lavoisier e Proust:
Lei de Lavoisier: Numa reação química a massa se conserva porque não ocorre criação nem destruição de átomos. Os átomos são conservados, eles apenas se rearranjam. Os agregados atômicos dos reagentes são desfeitos e novos agregados atômicos são formados.
Equações químicas
Os químicos utilizam expressões, chamadas equações químicas, para representar as reações químicas.
Para se escrever uma equação química é necessário:

saber quais substâncias são consumidas (reagentes) e quais são formadas (produtos);
conhecer as fórmulas dos reagentes e dos produtos;
escrever a equação sempre da seguinte forma: reagentes => produtos

Quando mais de um reagente, ou mais de um produto, participarem da reação, as fórmulas das substâncias serão separadas pelo sinal "+ ";

se for preciso, colocar números, chamados coeficientes estequiométricos, antes das fórmulas das substâncias de forma que a equação indique a conservação dos átomos. Esse procedimento é chamado balanceamento ou acerto de coeficientes de uma equação.

Utilizando as regras acima para representar a formação da água temos:

reagentes: hidrogênio e oxigênio;

produto: água.

fórmulas das substâncias:

hidrogênio: H_2;oxigênio: 0₂; água: H₂0.

equação: H₂ + 0₂ => H₂O.
acerto dos coeficientes: a expressão acima indica que uma molécula de hidrogênio (formada por dois átomos) reage com uma molécula de oxigênio (formada por dois átomos) para formar uma molécula de água (formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio). Vemos, portanto, que a expressão contraria a lei da conservação dos átomos (lei da conservação das massas), pois antes da reação existiam dois átomos de oxigênio e, terminada a reação, existe apenas um. No entanto, se ocorresse o desaparecimento de algum tipo de átomo a massa dos reagentes deveria ser diferente da massa dos produtos, o que não é verificado experimentalmente.

Como dois átomos de oxigênio (na forma de molécula 0₂) interagem, é lógico supor que duas moléculas de água sejam formadas. Mas como duas moléculas de água são formadas por quatro átomos de hidrogênio, serão necessárias duas moléculas de hidrogênio para fornecer essa quantidade de átomos. Assim sendo, o menor número de moléculas de cada substância que deve participar da reação é: hidrogênio, duas moléculas; oxigênio, uma molécula; água, duas moléculas.
A equação química que representa a reação é: 2 H₂ + 0₂ => 2 H₂0
(que é lida da seguinte maneira: duas moléculas de hidrogênio reagem com uma molécula de oxigênio para formar duas moléculas de água.)
2) LEI VOLUMÉTRICA DAS REAÇOES QUIMICAS
Estudos realizados por Gay-Lussac levaram-no, em 1808, a concluir:
Lei de Gay-Lussac: Os volumes de gases que participam de uma reação química, medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura, guardam entre si uma relação constante que pode ser expressa através de números inteiros.
Assim, por exemplo, na preparação de dois litros de vapor d’água devem ser utilizados dois litros de hidrogênio e um litro de oxigênio, desde que os gases estejam submetidos às mesmas condições de pressão e temperatura. A relação entre os volumes dos gases que participam do processo será sempre: 2 volumes de hidrogênio; 1 volume de oxigênio; 2 volumes de vapor d’água. A tabela a seguir mostra diferentes volumes dos gases que podem participar desta reação.

hidrogênio	+	oxigênio	=>	Vapor d’água
20 cm³		10 cm³		20 cm³
180 dm³		90 dm³		180 dm³
82 ml		41 ml		82 ml
126 l		63 l		126 l

Observe que nesta reação o volume do produto (vapor d’água) é menor do que a soma dos volumes dos reagentes (hidrogénio e oxigênio). Esta é uma reação que ocorre com contração de volume, isto é, o volume dos produtos é menor que o volume dos reagentes. Existem reações entre gases que ocorrem com expansão de volume, isto é, o volume dos produtos é maior que o volume dos reagentes, como por exemplo na decomposição do gás amônia:

amônia	=>	hidrogênio	+	nitrogênio
2 vol.	3 vol	1 vol.

Em outras reações gasosas o volume se conserva, isto é, os volumes dos reagentes e produtos são iguais. E o que acontece, por exemplo, na síntese de cloreto de hidrogênio:

hidrogênio	+	cloro	=>	cloreto de hidrogênio
1 vol.	1 vol.	2 vol.

Hipótese de Avogadro
Em 1811, na tentativa de explicar a lei volumétrica de Gay-Lussac, Amadeo Avogadro propôs que amostras de gases diferentes, ocupando o mesmo volume e submetidas às mesmas condições de pressão e temperatura, são formadas pelo mesmo número de moléculas.
Tomando-se como exemplo a formação de vapor d’água (todos os gases submetidos às mesmas condições de pressão e temperatura) temos:

	hidrogênio	+	oxigênio	=>	vapor d’água
dados experimentais	2 vol.		1 vol.		2 vol.
hip. de Avogadro	2a moléc.		a moléc.		2a moléc.
dividindo por a	2 moléc.		1 moléc.		2 moléc.

ou seja, a relação entre os volumes dos gases que reagem e que são formados numa reação é a mesma relação entre o número de moléculas participantes.
A hipótese de Avogadro também permitiu a previsão das fórmulas moleculares de algumas substâncias. E o que foi feito, por exemplo, para a substância oxigênio. Como uma molécula de oxigênio, ao reagir com hidrogênio para formar água, produz o dobro de moléculas de água, é necessário que ela se divida em duas partes iguais. Portanto, é de se esperar que ela seja formada por um número par de átomos. Por simplicidade, Avogadro admitiu que a molécula de oxigênio deveria ser formada por dois átomos.
Raciocinando de maneira semelhante ele propôs que a molécula de hidrogênio deveria ser diatômica e a de água triatômica, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio.
Estas suposições a respeito da constituição das moléculas de água, oxigênio e hidrogênio concordam com as observações experimentais acerca dos volumes dessas substâncias que participam da reação.
Atualmente, sabe-se que a hipótese levantada por Avogadro é verdadeira, mas, por razões históricas, sua proposição ainda é chamada de hipótese.
Outra decorrência da hipótese de Avogadro é que os coeficientes estequiométricos das equações que representam reações entre gases, além de indicar a proporção entre o número de moléculas que reage, indica, também, a proporção entre os volumes das substâncias gasosas que participam do processo, desde que medidas nas mesmas condições de pressão e temperatura. Podemos exemplificar este fato com as equações das reações descritas anteriormente:

síntese de vapor d’água:

2 H_2(g) + 0_2(g) 2 H₂O_(g)

decomposição da amônia:

2 NH_3(g) N_2(g) + 3 H_2(g)

síntese de cloreto de hidrogênio:

H_2(g) + Cl_2(g) 2 HC_1(g)

Massas relativas de átomos e moléculas
A hipótese de Avogadro permitiu, mesmo sendo impossível determinar a massa de uma molécula, comparar as massa de várias moléculas. Em outras palavras a hipótese de Avogadro permitiu calcular quantas vezes uma molécula é mais leve ou mais pesada do que a outra. Vejamos como isso pode ser feito.
Sabe-se que 10 litros de gás hidrogênio, submetido a 0ºC e 1 atm, pesam 0,892 grama e que o mesmo volume de oxigênio, nas mesmas condições de pressão e temperatura, pesa 14,3 gramas. Como, tanto os volumes dos gases, como as condições de pressão e temperatura em que se encontram são iguais, as amostras gasosas são formadas pelo mesmo número de moléculas. Podemos, então, escrever:
massa de uma molécula de oxigênio / massa de uma molécula de hidrogênio = 14,3 g / 0,893 g = 16
o que mostra que uma molécula de oxigênio é 16 vezes mais pesada que uma molécula de hidrogênio.

Fonte: http://www.algosobre.com.br/quimica/reacoes-quimicas.html

Reações químicas

Síntese, análise e deslocamento, dupla-troca

*Fábio Rendelucci
Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação

As reações químicas são processos que transformam uma ou mais substâncias, chamados reagentes, em outras substâncias, chamadas produtos. Em uma linguagem mais acadêmica, dizemos que uma reação química promove mudança na estrutura da matéria.

Na química inorgânica podemos classificar as reações em quatro tipos diferentes:

1) Reações de síntese ou adição

As reações de síntese ou adição são aquelas onde substâncias se juntam formando uma única substância. Representando genericamente os reagentes por A e B, uma reação de síntese pode ser escrita como:

Veja alguns exemplos:

Fe + S FeS

2H₂ + O₂ 2H₂O

H₂O + CO₂ H₂CO₃

Perceba nos exemplos que os reagentes não precisam ser necessariamente substâncias simples (Fe, S, H₂, O₂), podendo também ser substâncias compostas (CO₂, H₂O) mas, em todas elas o produto é uma substância "menos simples" que as que o originaram.

2) Reações de análise ou decomposição

As reações de análise ou decomposição são o oposto das reações de síntese, ou seja, um reagente dá origem a produtos mais simples que ele. Escrevendo a reação genérica fica fácil entender o que acontece:

Não parece bastante simples? E é bastante simples. Veja nos exemplos:

2H₂O

2 H₂ + O₂

2H₂O₂

2H₂O + O₂

Reversibilidade das reações químicas

Os exemplos podem sugerir que qualquer reação de síntese pode ser invertida através de uma reação de análise. Isso não é verdade. Algumas reações podem ser reversíveis, como podemos notar na reação da água:

2H₂ + O₂ 2H₂O
2H₂O 2H₂ + O₂

Entretanto, isso não é uma regra.

3) Reações de deslocamento

As reações de deslocamento ou de simples-troca merecem um pouco mais de atenção do que as anteriores. Não que sejam complicadas, pois não são, mas por alguns pequenos detalhes. Em sua forma genérica ela pode ser escrita como:

Vamos entender o que aconteceu: C trocou de lugar A. Simples assim, mas será que isso ocorre sempre? É intuitivo que não. Iamgine o seguinte: você entra em um baile e vê a pessoa com quem gostaria de dançar dançando com outra pessoa. Você vai até lá e tentará fazê-la mudar de par, ou seja, estará tentandodeslocar o acompanhante indesejável e assumir seu lugar. Se você for mais forte que o "indesejável", basta dar-lhe um empurrão e assumir seu lugar mas, se ele for um brutamontes troglodita, possivelmente ele nem sentirá seu empurrão. Na reação de deslocamento o processo é idêntico: C vê B ligado a A, aproxima-se e, sendo mais forte, desloca A e assume a ligação com B. Caso C não seja mais forte que A nada acontece.

Basta então saber que é mais forte que quem:

Desta forma, temos:

2Na + 2H₂O 2NaOH + H₂ (o sódio desloca o hidrogênio da água H-OH)

Au + HCl não reage (o ouro não consegue deslocar o hidrogênio)

4) Reações de dupla-troca

São também muito simples, mas devemos também ficar atento a detalhes. O mecanismo é fácil:

Certamente você já percebeu o que aconteceu: A trocou de lugar com C. A diferença desse tipo com as de deslocamento é que nem A nem C estavam sozinhos e, após a troca nenhum deles ficou sozinho.

Para entendermos como e quando uma reação deste tipo ocorre teremos que observar o seguinte:

A substância AB está em solução e, desta forma, o que temos na verdade são os íons A⁺ e B^- separados uns dos outros. A substância CD também está em solução, portanto temos também os íons C⁺ e D^- separados;

Quando juntamos as duas soluções estamos promovendo uma grande mistura entre os íons A⁺, B^-, C⁺ e D^-, formando uma grande "sopa de íons";

Se, ao combinarmos C⁺ com B^-, o composto CB for solúvel, os íons serão novamente separados em C⁺ e B^-, resultando exatamente na mesma coisa que tínhamos anteriormente. O mesmo acontece com A⁺ e B^-.

Assim, ao misturarmos AB com CD, estamos na verdade fazendo:

E perceba que juntar íons que se separarão novamente resultará na mesma "sopa de íons" e não resultará em nenhuma nova substância, portanto não ocorre nenhuma reação.

Para que a reação efetivamente ocorra, será necessário que ao menos um dos prováveis produtos (AD ou CB) não sejam separados ao se juntarem, ou seja, deve-se formar um composto insolúvel e isso é conseguido através de um sal insolúvel, de um gás ou de água. Se um dos produtos for um sal insolúvel ele não será separado em ións e permanecerá sólido. Se for um gás ele se desprenderá da solução (borbulhas) e também permanecerá com suas moléculas agrupadas. Se um dos produtos for a água, ela não se desagrupa em sua própria presença.

NaCl + AgNO₃ NaNO₃ + AgCl

Nesta reação o produto AgCl (cloreto de prata) é insolúvel, portanto a reação ocorre.

NaCl + LiNO₃ NaNO₃ + LiCl

Como nenhum dos produtos formados, NaNO₃ (nitrato de sódio) ou LiCl (cloreto de lítio) é insolúvel, a reação não ocorre.

NaOH + HCl NaCl + H₂O

Como um dos produtos é a água (H₂O), a reação ocorre.

Para a previsão da ocorrência ou não de uma reação de dupla-troca é fundamental que conheçamos a solubilidade dos sais em água e, para relembrar isso, leia o texto sobre solubilidade em água.

Viu como é simples? Com um pouco de prática e exercícios você consegue até escrever reações que podem dar origem a um determinado produto. Quer ver?

Imagine que você que obter sulfato de chumbo (PbSO₄) . Você sabe que terá que juntar o íon chumbo (Pb²⁺) e o íon sulfato (SO₄^2-). Como você sabe que o sulfato de chumbo é insolúvel, pode promover uma dupla-troca:

PbX + YSO₄ PbSO₄ + XY

É só escolher X e Y de forma que as duas substâncias sejam solúveis.

Outra forma é fazer um deslocamento do hidrogênio pelo chumbo, já que este é mais reativo:

Pb + H₂SO₄ H₂ + PbSO₄

Não falei que era fácil?

Fonte: http://educacao.uol.com.br/quimica/reacoes-quimicas-tipos-sintese-analise-e-deslocamento-dupla-troca.jhtm

Efeito estufa e os oxidos

Óxidos e meio ambiente

Poluentes que são jogados diretamente no meio ambiente são conhecidos como poluentes primários. Poluentes que são gerados a partir de alterações nos poluentes primários, no próprio meio ambiente, são conhecidos como poluentes secundários. Os óxidos são gerados a partir de diversas atividades humanas, principalmente a queima de combustíveis fósseis. Vários destes óxidos têm impacto ambiental importante sobre o meio ambiente. Ordem crescente de impacto ambiental causado pelos diversos combustíveis...

álcool etílico < gasolina < querosene < óleo diesel

A grande desvantagem dos combustíveis derivados de petróleo é a presença de compostos de enxofre, que quando queimam nos motores originam SO₂, que tem papel importante na formação da chuva ácida.

Óxidos do carbono, enxofre e nitrogênio e a chuva ácida

Normalmente a chuva tem pH ácido devido à presença do H₂CO₃. Como o CO₂ presente na atmosfera é um óxido ácido, em presença de água ocorre a seguinte reação:

CO₂ + H₂O => H₂CO₃

Isto faz com que normalmente a chuva tenha um pH de 5,6 em ambientes não poluídos.

Toda chuva com pH inferior a 5,6 é considerada ácida e tem impacto danoso sobre o meio ambiente:

- O solo pode se tornar ácido e ainda pode ocorrer danos nas folhas dos vegetais;

- Deterioração de monumentos e construções a partir da corrosão do mármore, ferro e outros materiais;

- Acidificação da água de lagos e rios, gerando condições prejudiciais à vida dos peixes.

A queima de combustíveis fósseis, como carvão e derivados de petróleo, gera a emissão dos gases CO₂, CO, SO₂ e NO₂. Os gases SO₂ e NO₂ podem originar chuva ácida interagindo na atmosfera através das seguintes reações:

O SO₂ e a chuva ácida	2 SO₂ + O₂ => 2 SO₃ SO₃ + H₂O => H₂SO₄
O NO₂ e a chuva ácida	N₂ + O₂ => 2 NO (no motor dos veículos) 2 NO + O₂ => 2 NO₂ 2 NO₂ + H₂O => HNO₃ + HNO₂

A chuva também pode ser ácida em ausência de poluição quando ocorrem raios. As seguintes reações podem ser desencadeadas:

Chuva ácida em situação de ausência de poluição e presença de raios

N₂ + O₂ => 2 NO (provocada pelos raios)

2 NO + O₂ => 2 NO₂

2 NO₂ + H₂O => HNO₃ + HNO₂

O N₂O é um gás que não apresenta toxicidade e que foi utilizado como anestésico, também conhecido como gás hilariante.

O ozônio

O NO₂ pode reagir com o oxigênio do ar na baixa atmosfera gerando ozônio.

NO₂ + O₂ => NO + O₃ (presença de luz solar)

O ozônio é importante na camada de proteção contra radiação ultravioleta na alta atmosfera. No entanto, na baixa atmosfera, é considerado um poluente grave, podendo causar irritação dos olhos e garganta e queimaduras nas folhas das plantas.

Os óxidos do carbono

A queima dos combustíveis no interior dos motores gera a emissão de CO₂, CO e carbono particulado. O CO₂ (dióxido de carbono) contribui para o efeito estufa, que é o aumento da temperatura média do planeta. Outros gases que contribuem para o efeito estufa são CFCs, CH₄ e N₂O. A grande preocupação com relação ao aquecimento global é que ele pode fazer com que parte das gelo dos pólos se derreta, ocasionando um elevamento no nível dos oceanos.

O CO (monóxido de carbono) é extremamente tóxico. Possui afinidade pela hemoglobina 250 vezes maior que a do oxigênio. Se inalado, pode causar desde dor de cabeça e tontura até a morte.

O carbono particulado é a fuligem responsável pela coloração escura que sai dos veículos e chaminés, pode causar irritação dos olhos e problemas respiratórios.

Inversão térmica

Normalmente, o ar da camada mais baixa da atmosfera é mais quente que as superiores. Sendo menos denso, ele sobe, sendo substituído por ar mais frio das camadas superiores. Quando este ar quente sobe, arrasta com ele os poluentes atmosféricos gerados pelos diversos tipos de atividade humana. Geralmente no inverno, pode se formar uma camada de ar frio abaixo da camada de ar quente, é a inversão térmica. Ficam aprisionados nesta camada de ar frio mais próxima do solo todos os poluentes gerados, fazendo com que a qualidade do ar se torne ruim.

Algo mais**

Smog

Esta expressão vem do inglês...

smoke (fumaça) + fog (neblina) = smog

Smog industrial é o típico da cidade de Londres (Inglaterra) e é constituído por fumaça, neblina, SO₂, H₂SO₄, fuligem e outros poluentes. Ocorre no inverno (inversão térmica).

Smog fotoquímico ocorre em dias quentes e secos. É formado por gases de escapamentos, principalmente NO₂ e hidrocarbonetos. Na presença de luz solar ...

NO₂ + O₂ => NO + O₃

NO + O₂ => NO₂ + ½ O₂

1/2 O₂ + O₂ => O₃

O smog fotoquímico tem a coloração castanha característica do NO₂. Os catalisadores automotivos convertem hidrocarbonetos e o NO₂ em compostos não tóxicos, mas que contribuem para o efeito estufa.

C_xH_y (hidrocarboneto) + O₂ => CO₂ + H₂O (catalisador)

2 NO₂ + 2 CO => N₂ + 2 CO₂ (catalisador)

2 NO₂ + 3 CO => N₂O + 3 CO₂ (catalisador)

Fonte: http://luizclaudionovaes.sites.uol.com.br/oxidoambiente.htm

Poluentes Capazes de Gerar Chuva Ácida

As chuvas ácidas são precipitações na forma de água e neblina que contêm ácido nítrico e sulfúrico. Elas decorrem da queima de enormes quantidades de combustíveis fósseis, como petróleo e carvão, utilizados para a produção de energia nas refinarias e usinas termoelétricas, e também pelos veículos.
Durante o processo de queima, milhares de toneladas de compostos de enxofre e óxido de nitrogênio são lançados na atmosfera, onde sofrem reações químicas e se transformam em ácido nítrico e sulfúrico.
O dióxido de carbono reage reversivelmente com a água para formar um ácido fraco o ácido carbônico. No equilíbrio, o pH desta solução é 5.6, pois a água é naturalmente ácida pelo dióxido de carbono. Assim, qualquer chuva com pH abaixo de 5.6 é considerada excessivamente ácida. Dióxido de nitrogênio NO2 e dióxido de enxofre SO2 podem reagir com substâncias da atmosfera produzindo ácidos, esses gases podem se dissolver em gotas de chuva e em partículas de aerossóis e em condições favoráveis precipitarem-se em chuva ou neve. Dióxido de nitrogênio pode se transformar em ácido nítrico e em ácido nitroso e dióxido de enxofre pode se transformar em ácido sulfúrico e ácido sulfuroso. Amostras de gelo da Groelândia mostram a presença de sulfatos e nitratos, o que indica que já em 1900 tínhamos a chuva ácida. Além disso, a chuva ácida pode se formar em locais distantes da produção de óxidos de enxofre e nitrogênio.

Fonte: http://diferentequimica.blogspot.com/2011/09/poluentes-capazes-de-gerar-chuva-acida.html

Funções Inorgânicas

s principais funções inorgânicas são: ácidos, bases, sais e óxidos.

Imagine-se chegando a um supermercado e todos os itens das prateleiras estivessem sem nenhuma organização: massas misturadas com bebidas, produtos de limpeza e higiene, carnes, verduras e assim por diante. Com certeza você demoraria horas e horas para encontrar o produto desejado.
Essa ilustração nos ajuda a entender como a organização em grupos com características semelhantes é importante e facilita a vida das pessoas.
Na Química se dá o mesmo. Com o passar do tempo e com a descoberta de milhares de substâncias inorgânicas, os cientistas começaram a observar que alguns desses compostos podiam ser agrupados em famílias com propriedades semelhantes. Esses grupos são chamados de funções.
Na Química Inorgânica as quatro funções principais são: ácidos, bases, sais e óxidos.
As primeiras três funções são definidas segundo o conceito de Arrhenius. Vejamos quais são os compostos que compreendem cada grupo:
1. Ácidos: São compostos covalentes que reagem com água (sofrem ionização), formando soluções que apresentam como único cátion o hidrônio, H₃O¹⁺ (ou, conforme o conceito original e que permanece até hoje para fins didáticos, o cátion H¹⁺).
Exemplos:

H₂SO_{4 →} H₃O¹⁺ + HSO₄^- ou H₂SO_{4 →} H¹⁺ + HSO₄^-

HCl_→ H₃O¹⁺ + Cl^1- ou HCl_→ H¹⁺ + Cl^1-

1.1 Ácidos principais: Ácido Sulfúrico (H₂SO₄), Ácido Fluorídrico (HF), Ácido Clorídrico (HCl), Ácido Cianídrico (HCN), Ácido Carbônico (H₂CO₃), Ácido fosfórico (H₃PO₄), Ácido Acético (H₃CCOOH) e Ácido Nítrico (HNO₃).

2. Bases: São compostos capazes de se dissociar na água liberando íons, mesmo em pequena porcentagem, dos quais o único ânion é o hidróxido, OH^1-.
Exemplos:
NaOH(s) → Na¹⁺ + OH^1-
Ca(OH)2 → Ca²⁺ + 2 OH^1-
2.1 Bases principais:Hidróxido de sódio (NaOH), Hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂), Hidróxido de magnésio(Mg(OH)₂) e Hidróxido de amônio (NH₄OH).
3. Sais:São compostos capazes de se dissociar na água liberando íons, mesmo em pequena porcentagem, dos quais pelo menos um cátion é diferente de H₃O¹⁺ e pelo menos um ânion é diferente de OH^1-.
Exemplos:
NaCl → Na¹⁺ + Cl^1-Ca(NO₃)₂ → Ca²⁺ + 2NO₃^1-(NH₄)₃PO₄→ 3 NH₄⁺¹ + PO₄^3-
3.1 Sais principais:Cloreto de Sódio (NaCl), Fluoreto de sódio (NaF), Nitro de sódio (NaNo₃), Nitrato de amônio (NH₄NO₃), carbonato de sódio (Na₂CO₃), Bicarbonato de sódio (NaHCO₃), Carbonato de cálcio (CaCO₃), sulfato de cálcio (CaSO₄), Sulfato de magnésio (MgSO₄), Fosfato de cálcio (Ca₃(PO₄)₂) e Hipoclorito de sódio (NaClO).
4. Óxidos:São compostos binários (formados por apenas dois elementos químicos), dos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.
Exemplos:
CO₂, SO₂, SO₃, P₂O₅, Cl₂O₆, NO₂, N₂O₄, Na₂O, etc.
4.1 Principais óxidos:
4.1.1 Óxidos básicos:Óxido de cálcio (CaO) e Óxido de magnésio (MgO).
4.1.2 Óxidos ácidos:Dióxido de carbono (CO₂);

4.1.3 Peróxido:Peróxido de Hidrogênio(H₂O₂).

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química
Equipe Brasil Escola.

Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/funcoes-inorganicas.htm

Regras Praticas

Uma das maiores dificuldades dos alunos de ensino médio é a compreensão do conceito do número de oxidação (NOX) e consequentemente sua determinação.

O NOX é a carga que o átomo teria se tivesse participando de uma ligação iônica.

A) Regras Práticas para determinação de Nox

1ª Regra: Em substância simples, cada átomo terá Nox igual a 0.

Substância	Número de Oxidação
H₂	0
Na	0
Zn	0

2ª Regra: Átomos com Nox fixo:

Metais Alcalinos: +1

Metais Alcalinos Terrosos: +2

Flúor: –1

Alumínio: +3

Zinco: +2

Prata: +1

3ª Regra: Para a maioria das espécies químicas, considere:

Elemento	Número de Oxidação	Exceção
Hidrogênio	+1	Hidretos metálicos
Oxigênio	– 2	Peróxidos e compostos com flúor

4ª Regra: Para íons monoatômicos, o número de oxidação é igual à carga do íon:

Íon	Número de Oxidação
Mn⁷⁺	+7
Fe³⁺	+3
Cl ^–	–1

5ª Regra: Para espécies químicas poliatômicas, teremos:

Σ Nox = carga total da fórmula

Exemplo: H₂SO₄

A molécula tem carga igual a 0, logo o Σ Nox = 0. A partir disto, temos como determinar o Nox de cada elemento presente na fórmula.

Nox do Hidrogênio: +1 x 2 = +2

Nox do Oxigênio: – 2 x 4 = – 8

Nox do Enxofre: X

+ 2 + X – 8 = 0 ; logo X = + 6

Fonte: http://duplat.blogspot.com/2009/02/nox-numero-de-oxidacao.html

Curiosidades sobre o nox

Aplicação do nox no dia-a-dia em pilhas e baterias.

Eletroquímica

As pilhas secas são do tipo zinco-carbono, são geralmente usadas em lanternas, rádios e relógios. Esse tipo de pilha tem em sua composição Zn, grafite e MnO₂ que pode evoluir para MnO(OH).

Além desses elementos também é importante mencionar a adição de alguns elementos para evitar a corrosão como: Hg, Pb, Cd, In. Estas pilhas contém até 0,01% de mercúrio em peso para revestir o eletrodo de zinco e assim reduzir sua corrosão e aumentar a sua performance.

O NEMA (Associação Nacional Norte-Americana dos Fabricantes Elétricos) estima que 3,25 pilhas zinco-carbono per capita são vendidas ao ano nos Estados Unidos da América.

Baterias Recarregáveis

As baterias recarregáveis representam hoje cerca de 8% do mercado europeu de pilhas e baterias. Dentre elas pode-se destacar a de níquel-cádmio (Ni-Cd) devido à sua grande representatividade, cerca de 70% das baterias recarregáveis são de Ni-Cd. O volume global de baterias recarregáveis vem crescendo 15% ao ano.

Com o aumento da utilização de aparelhos sem fio, notebooks, telefones celulares e outros produtos eletrônicos aumentaram a demanda de baterias recarregáveis. Como as baterias de Ni-Cd apresentam problemas ambientais devido à presença do cádmio outros tipos de baterias recarregáveis portáteis passaram a ser desenvolvidos.

Pilhas/Baterias e a Saúde

Algumas substâncias que fazem parte da composição química das baterias são potencialmente perigosas e podem afetar a saúde. Especificamente, o chumbo, o cádmio e o mercúrio. Metais como o chumbo podem provocar doenças neurológicas; o cádmio afeta condição motora, assim como o mercúrio. É evidente que este assunto está em permanente pesquisa e a presença destes produtos está sendo reduzida.

No entanto, não há ocorrência registrada de contaminação ou prejuízo à saúde. Também não há registro de ocorrência de qualquer dano causado ao meio ambiente decorrente da deposição de pilhas em lixões.

As empresas que representam as marcas Duracell, Energizer, Eveready, Kodak, Panasonic, Philips, Rayovac e Varta, que compõem o Grupo Técnico de Pilhas da ABINEE têm investido nos últimos anos somas consideráveis de recursos para reduzir ou eliminar estes materiais.

Cuidados:

-Pilhas novas: obedecer a informação dos fabricantes dos aparelhos, com relação a pólos positivos e negativos das pilhas. Não misturar pilhas velhas com novas ou pilhas de sistemas eletroquímicos diferentes. Não remover o invólucro das pilhas.

-Pilhas usadas: não guardar, principalmente de forma aleatória. No caso de ocorrer vazamento, lave as mãos com água abundante; se ocorrer irritação procure o médico.

http://www.mundovestibular.com.br/articles/1072/1/PILHAS-E-BATERIAS/Paacutegina1.html

http://www.gsveletronica.com.br/imagens/baterias.jpg

Curiosidades :

Você já colocou uma pilha comum gasta na geladeira?

Se você fez isso deve ter notado que ela voltou a funcionar por mais algum tempo. Isso levaria você a crêr que ela foi recarregada. Se formos analisar as semi-reações que ocorrem nessa pilha, perceberemos que há formação do gás amônia no pólo positivo. E a água quente, recarrega as pilhas comuns?

A resposta também é a mesma. Não!Com o aumento da temperatura, o ânodo (pólo negativo) perderá mais elétrons o que faz com que as pilhas funcionem por mais algum tempo.

Fonte: http://amanda-quimicamentefalando.blogspot.com/2011/09/aplicacoes-no-dia-dia.html

quarta-feira, 28 de setembro de 2011

Origens da Chuva Ácida

A Revolução Industrial do século XVIII trouxe vários avanços tecnológicos e mais rapidez na forma de produzir, por outro lado originou uma significativa alteração no meio ambiente. As fábricas com suas máquinas a vapor, queimavam toneladas de carvão mineral para gerar energia. Neste contexto, começa a surgir a chuva ácida. Porem, o termo apareceu somente em 1872, na Inglaterra. O climatologista e química Robert A. Smith foi o primeiro a pesquisar a chuva ácida na cidade industrial inglesa de Manchester.

Atualmente, a chuva ácida é um dos principais problemas ambientas nos países industrializados. Ela é formada a partir de uma grande concentração de poluentes químicos, que são despejados na atmosfera diariamente. Estes poluentes, originados principalmente da queima de combustíveis fósseis, formam nuvens, neblinas e até mesmo neve.

A chuva ácida é composta por diversos ácidos como, por exemplo, o óxido de nitrogênio e os dióxidos de enxofre, que são resultantes da queima de combustíveis fósseis (carvão, óleo diesel, gasolina entre outros). Quando caem em forma de chuva ou neve, estes ácidos provocam danos no solo, plantas, construções históricas, animais marinhos e terrestres etc. Este tipo de chuva pode até mesmo provocar o descontrole de ecossistemas, ao exterminar determinados tipos de animais e vegetais. Poluindo rios e fontes de água, a chuva pode também prejudicar diretamente a saúde do ser humano, causando doenças pulmonares, por exemplo.

Este problema tem se acentuado nos países industrializados, principalmente nos que estão em desenvolvimento como, por exemplo, Brasil, Rússia, China, México e Índia. A setor industrial destes países tem crescido muito, porém de forma desregulada, agredindo o meio ambiente. Nas décadas de 1970 e 1980, na cidade de Cubatão, litoral de São Paulo, a chuva ácida provocou muitos danos ao meio ambiente e ao ser humano. Os ácidos poluentes jogados no ar pelas indústrias, estavam gerando muitos problemas de saúde na população da cidade. Foram relatados casos de crianças que nasciam sem cérebro ou com outros defeitos físicos. A chuva ácida também provocou desmatamentos significativos na Mata Atlântica da Serra do Mar.

Estudos feitos pela WWF ( Fundo Mundial para a Natureza ) mostraram que nos países ricos o problema também aparece. Na Europa, por exemplo, estima-se que 40% dos ecossistemas estão sendo prejudicados pela chuva ácida e outras formas de poluição.

Protocolo de Kyoto

Representantes de centenas de países se reuniram em 1997 na cidade de Kyoto no Japão para discutirem o futuro do nosso planeta e formas de diminuir a poluição mundial. O documento resultante deste encontro é denominado Protocolo de Kyoto. Neste documento ficou estabelecido que algumas propostas de redução da poluição seriam tomadas e seria criada a Convenção de Mudança Climática das Nações Unidas. A maioria dos países participantes votaram a favor do Protocolo de Kyoto. Porém, os EUA, alegando que o acordo prejudicaria o crescimento industrial norte-americano, tomou uma posição contrária ao acordo.

Fonte: http://www.suapesquisa.com/chuvaacida/

Reações Quimicas

A queima de uma vela, a obtenção de álcool etílico a partir de açúcar e o enferrujamento de um pedaço de ferro são exemplos de transformações onde são formadas substâncias com propriedades diferentes das substâncias que interagem. Tais transformações são chamadas reações químicas. As substâncias que interagem são chamadas reagentes e as formadas, produtos.

No final do século XVIII, estudos experimentais levaram os cientistas da época a concluir que as reações químicas obedecem a certas leis. Estas leis são de dois tipos:

leis ponderais: tratam das relações entre as massas de reagentes e produtos que participam de uma reação;
leis volumétricas: tratam das relações entre volumes de gases que reagem e são formados numa reação.

1) LEIS PONDERAIS DAS REAÇÕES QUIMICAS
Lei da conservação das massas (lei de Lavoisier)
Esta lei foi elaborada, em 1774, pelo químico francês Antome Laurent Lavoisier. Os estudos experimentais realizados por Lavoisier levaram-no a concluir que numa reação química, que se processa num sistema fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos:

m _(reagentes) = m_(produtos)

Experimento	hidrogênio (g)	oxigênio (g)	água (g)
I	10	80	90
II	2	16	18
III	1	8	9
IV	0,4	3,2	3,6

Observe que:

para cada reação, a massa do produto é igual à massa dos reagentes, o que concorda com a lei de Lavoisier;
as massas dos reagentes e do produto que participam das reações são diferentes, mas as relações massa de oxigênio/massa de hidrogênio, massa de água/massa de hidrogênio e massa de água/massa de oxigênio são sempre constantes.

Experimento	m oxigênio/m hidrogênio	m água/m hidrogênio	m água/oxigênio
I	8/10 = 8	90/10 = 9	90/80 = 1,125
II	16/2 = 8	18/2 = 8	18/16 = 1,125
III	8/1 = 8	9/1 = 9	9/8 = 1,125
IV	3,2/0,4 = 8	3,6/0,4 = 9	3,6/3,2 = 1,125

· Saber quais substâncias são consumidas (reagentes) e quais são formadas (produtos);

· Conhecer as fórmulas dos reagentes e dos produtos;

· Escrever a equação sempre da seguinte forma: reagentes => produtos

Quando mais de um reagente, ou mais de um produto, participarem da reação, as fórmulas das substâncias serão separadas pelo sinal "+ ";

· se for preciso, colocar números, chamados coeficientes estequiométricos, antes das fórmulas das substâncias de forma que a equação indique a conservação dos átomos. Esse procedimento é chamado balanceamento ou acerto de coeficientes de uma equação.

Utilizando as regras acima para representar a formação da água temos:

· reagentes: hidrogênio e oxigênio;

produto: água.

· fórmulas das substâncias:

hidrogênio: H_2;oxigênio: 0₂; água: H₂0.

_·Equação: H2 + 02 => H20

_·_{acerto dos coeficientes: a expressão acima indica que uma molécula de hidrogênio (formada por dois átomos) reage com uma molécula de oxigênio (formada por dois átomos) para formar uma molécula de água (formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio). Vemos, portanto, que a expressão contraria a lei da conservação dos átomos (lei da conservação das massas), pois antes da reação existiam dois átomos de oxigênio e, terminada a reação, existe apenas um. No entanto, se ocorresse o desaparecimento de algum tipo de átomo a massa dos reagentes deveria ser diferente da massa dos produtos, o que não é verificado experimentalmente.}

_{Como dois átomos de oxigênio (na forma de molécula 02) interagem, é lógico supor que duas moléculas de água sejam formadas. Mas como duas moléculas de água são formadas por quatro átomos de hidrogênio, serão necessárias duas moléculas de hidrogênio para fornecer essa quantidade de átomos. Assim sendo, o menor número de moléculas de cada substância que deve participar da reação é: hidrogênio, duas moléculas; oxigênio, uma molécula; água, duas moléculas.}
_{A equação química que representa a reação é: 2 H2 + 02 => 2 H20}
_{(que é lida da seguinte maneira: duas moléculas de hidrogênio reagem com uma molécula de oxigênio para formar duas moléculas de água.)}
_{2) LEI VOLUMÉTRICA DAS REAÇOES QUIMICAS}
_{Estudos realizados por Gay-Lussac levaram-no, em 1808, a concluir:}
_{Lei de Gay-Lussac:}_{Os volumes de gases que participam de uma reação química, medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura, guardam entre si uma relação constante que pode ser expressa através de números inteiros.}
_{Assim, por exemplo, na preparação de dois litros de vapor d’água devem ser utilizados dois litros de hidrogênio e um litro de oxigênio, desde que os gases estejam submetidos às mesmas condições de pressão e temperatura. A relação entre os volumes dos gases que participam do processo será sempre: 2 volumes de hidrogênio; 1 volume de oxigênio; 2 volumes de vapor d’água. A tabela a seguir mostra diferentes volumes dos gases que podem participar desta reação.}

hidrogênio	+	oxigênio	=>	Vapor d’água
20 cm³		10 cm³		20 cm³
180 dm³		90 dm³		180 dm³
82 ml		41 ml		82 ml
126 l		63 l		126 l

_{Observe que nesta reação o volume do produto (vapor d’água) é menor do que a soma dos volumes dos reagentes (hidrogénio e oxigênio). Esta é uma reação que ocorre com contração de volume, isto é, o volume dos produtos é menor que o volume dos reagentes. Existem reações entre gases que ocorrem com expansão de volume, isto é, o volume dos produtos é maior que o volume dos reagentes, como por exemplo na decomposição do gás amônia:}

amônia	=>	hidrogênio	+	nitrogênio
2 vol.	3 vol	1 vol.

_{Em outras reações gasosas o volume se conserva, isto é, os volumes dos reagentes e produtos são iguais. E o que acontece, por exemplo, na síntese de cloreto de hidrogênio:}

hidrogênio	+	cloro	=>	cloreto de hidrogênio
1 vol.	1 vol.	2 vol.

_{Hipótese de Avogadro}
_{Em 1811, na tentativa de explicar a lei volumétrica de Gay-Lussac, Amadeo Avogadro propôs que amostras de gases diferentes, ocupando o mesmo volume e submetidas às mesmas condições de pressão e temperatura, são formadas pelo mesmo número de moléculas.}
_{Tomando-se como exemplo a formação de vapor d’água (todos os gases submetidos às mesmas condições de pressão e temperatura) temos:}

	hidrogênio	+	oxigênio	=>	vapor d’água
dados experimentais	2 vol.		1 vol.		2 vol.
hip. de Avogadro	2a moléc.		a moléc.		2a moléc.
dividindo por a	2 moléc.		1 moléc.		2 moléc.

_{ou seja, a relação entre os volumes dos gases que reagem e que são formados numa reação é a mesma relação entre o número de moléculas participantes.}
_{A hipótese de Avogadro também permitiu a previsão das fórmulas moleculares de algumas substâncias. E o que foi feito, por exemplo, para a substância oxigênio. Como uma molécula de oxigênio, ao reagir com hidrogênio para formar água, produz o dobro de moléculas de água, é necessário que ela se divida em duas partes iguais. Portanto, é de se esperar que ela seja formada por um número par de átomos. Por simplicidade, Avogadro admitiu que a molécula de oxigênio deveria ser formada por dois átomos.}
_{Raciocinando de maneira semelhante ele propôs que a molécula de hidrogênio deveria ser diatômica e a de água triatômica, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio.}
_{Estas suposições a respeito da constituição das moléculas de água, oxigênio e hidrogênio concordam com as observações experimentais acerca dos volumes dessas substâncias que participam da reação.}
_{Atualmente, sabe-se que a hipótese levantada por Avogadro é verdadeira, mas, por razões históricas, sua proposição ainda é chamada de hipótese.}
_{Outra decorrência da hipótese de Avogadro é que os coeficientes estequiométricos das equações que representam reações entre gases, além de indicar a proporção entre o número de moléculas que reage, indica, também, a proporção entre os volumes das substâncias gasosas que participam do processo, desde que medidas nas mesmas condições de pressão e temperatura. Podemos exemplificar este fato com as equações das reações descritas anteriormente:}

_·_{síntese de vapor d’água:}

_{2 H2(g) + 02(g) 2 H2O(g)}

_·_{decomposição da amônia:}

_{2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g)}

_·_{síntese de cloreto de hidrogênio:}

_{H2(g) + Cl2(g) 2 HC1(g)}

_{Massas relativas de átomos e moléculas}
_{A hipótese de Avogadro permitiu, mesmo sendo impossível determinar a massa de uma molécula, comparar as massa de várias moléculas. Em outras palavras a hipótese de Avogadro permitiu calcular quantas vezes uma molécula é mais leve ou mais pesada do que a outra. Vejamos como isso pode ser feito.}
_{Sabe-se que 10 litros de gás hidrogênio, submetido a 0ºC e 1 atm, pesam 0,892 grama e que o mesmo volume de oxigênio, nas mesmas condições de pressão e temperatura, pesa 14,3 gramas. Como, tanto os volumes dos gases, como as condições de pressão e temperatura em que se encontram são iguais, as amostras gasosas são formadas pelo mesmo número de moléculas. Podemos, então, escrever:}
_{massa de uma molécula de oxigênio / massa de uma molécula de hidrogênio = 14,3 g / 0,893 g = 16}
_{o que mostra que uma molécula de oxigênio é 16 vezes mais pesada que uma molécula de hidrogênio.}

_{Fonte: http://www.algosobre.com.br/quimica/reacoes-quimicas.html}